MADS-box蛋白家族是一类广泛分布于真核生物中的庞大转录因子家族。在植物中,主要参与调控花器官的形成、开花时间、果实成熟等生殖生长过程。尽管在高等植物中已发现大量的MADS-box蛋白,例如,在拟南芥中发现107个、水稻中发现75个、二穗短柄草中57个、芜菁中167个、萝卜中144个,但是对于番茄全基因组MADS-box基因系统地查找和分析至今未见报道。最近,番茄全基因组测序的完成为研究番茄特定基因的功能提供了基础和便利。本研究在茄科数据库Sol Genomics Network(SGN)中共查找到131个番茄MADS-box基因,其中I型81个,II型50个,分析了其分子特征,并对未知功能的番茄MADS-box基因进行了系统的命名。对番茄MADS-box基因全基因组查找、分析和命名为继续探索研究番茄中MADS-box基因的功能提供了便利和有价值的信息。MIKCC类MADS-box基因表达谱分析表明这些基因在番茄生殖器官中表达量相对较高,这说明它们可能在番茄生殖生长阶段扮演着重要角色。此外,本研究筛选出15个番茄花器官特征基因,其中,A类基因2个,B类基因4个,C类基因2个,D类基因2个,E类基因5个。在番茄四轮花器官中的表达模式分析表明,这些花器官特征基因具有明显的组织特异性表达特征,说明这些花器官特征基因在调控番茄花器官发育上的不同功能。根据MIKCC型MADS-box基因表达谱数据和组织表达模式,筛选出了两个MADS-box基因Sl GLO1和Sl MBP11,其在生殖器官花和果实中高量表达,表明它们可能参与了番茄的生殖生长过程。本研究拟通过目的基因沉默或超表达的转基因技术分析这两个MADS-box蛋白的功能。MADS-box转录因子在植物的生长和发育特别是在决定花器官属性上扮演着重要的角色。在本研究中,一个花器官同源异型蛋白基因Sl GLO1被克隆。表达模式分析表明Sl GLO1基因在番茄花器官中表达量较高,进一步地分析表明该基因在花器官中的花瓣和雄蕊中高量表达。Sl GLO1基因的沉默导致了异常的花器官表型,包括绿色较小的花瓣和畸形心皮化的雄蕊。研究表明Sl GLO1沉默株系的花瓣和雄蕊中总叶绿素含量增加,叶绿素合成基因显著上调。番茄B类MADS-box基因TAP3在沉默株系的花瓣和雄蕊中表达上调,TPI表达下调,而TM6基因在沉默株系的花瓣中表达量减少,在沉默株系的雄蕊和心皮中表达量增加。此外,Sl GLO1沉默株系是雄性不育的。沉默株系的花粉畸形,不能正常萌发。番茄花粉特异基因在沉默株系中的表达被显著抑制。这些结果表明Sl GLO1基因在调节番茄花器官和花粉发育方面发挥着重要作用。MADS-box蛋白是一类重要的转录因子,参与调控植物的很多生物学过程。同时本研究克隆了番茄AGL15亚家族成员Sl MBP11,该基因在检测的番茄各个组织中均有表达,在生殖器官和组织中的转录水平显著高于营养器官和组织中的转录水平。Sl MBP11超表达植株幼苗表现出植株高度,叶面积和节间长度减小,节数和叶片数增加。随着植株的生长,其侧芽增多。另外,Sl MBP11的超表达引起了番茄生殖器官结构的变化,比如较短的花柱和深裂子房引起的多心皮果实。Sl MBP11的超表达也推迟了花被器官的衰老。我们通过形态学、解剖学和分子手段进一步证实了超表达株系这些表型的变化。这些发现表明Sl MBP11在调节番茄植株形态和生殖器官发育方面扮演重要角色,该研究增加了一类新的控制侧芽生长发育的转录因子,阐明了先前未被揭示的MADS-box基因在番茄中的功能。MADS-box家族转录因子是参与植物很多发育过程的关键调控子。然而至今关于番茄中胁迫相关的MADS-box基因的报道还很少见。为了进一步揭示Sl MBP11基因在响应非生物胁迫方面的功能,我们研究了野生型番茄、Sl MBP11沉默株系和Sl MBP11超表达株系对于盐胁迫的响应。在本研究中,沉默株系的幼苗对盐胁迫的抗性减弱,沉默株系较低的相对含水量和叶绿素含量,较高的相对电导率和丙二醛含量证实了这个结论。比较而言,Sl MBP11的超表达增强了番茄幼苗的抗盐性,超表达株系较低的相对电导率和丙二醛含量,较高的相对含水量和叶绿素含量证实了这个结论。此外,盐胁迫处理后叶绿素合成、光合作用以及胁迫相关基因在Sl MBP11沉默和超表达株系中的表达呈现相反的变化趋势。总之,Sl MBP11基因参与了番茄非生物胁迫响应,在耐盐性上发挥着正调控作用。综上所述,本研究从茄科数据库SGN中查找出131个番茄MADS-box转录因子家族基因,并对两个MIKCC类MADS-box基因(Sl GLO1和Sl MBP11)在番茄花器官发育、植株形态建成和非生物胁迫响应中的功能和机制进行了初步探索和分析,对全面阐明Sl GLO1和Sl MBP11基因在植物中的功能和机理奠定了基础。